变电站远程控制智能排水装置的研制

陈茜　李卫东　李汝东　冯彦辉

摘要： 随着公司对电网运行安全重视程度的不断提升，变电站防汛工作备受关注，传统排污系统无法及时排污等问题亟待解决。以传统排水系统、PLC技术、无线交互技术和数据库管理系统为支撑，研制了变电站远程控制智能排水装置，采用“远程控制智能排水装置”效果检验期水位监测和控制准确率为100%，节省了设施费用，提高了变电运维部门的工作效率与经济效益。

关键词：排水系统; 变电站; PLC; 物联网云

0 引言

周口市地处沙河、颍河、贾鲁河三川交汇之地，历年夏季防汛工作严峻。每次下雨时地表水会在变电站内汇集，若不及时将站区积水排除站外，将会给电气设备造成损坏以及站区地面、地基塌陷等问题。

传统的变电站排污系统采用浮球采集液位，虽具有一定的智能性，但仍存在一些弊端。近年来，随着公司对电网运行安全重视程度的不断提升，变电站防汛工作备受关注。文章[1]通过对水电站排水系统各数据指标的趋势性、规律性进行智能分析，动态预测设备的发展趋势，建立了排水系统的故障分析诊断预警模型。该模型通过数据分析，能够提前发现可能超标的异常数据，并及时将数据和操作指导发送给操作人员。文章[2]以PLC（可编程逻辑控制器）为核心，设计了一套智能排水系统，有效提高了井下排水效率，提高了排水系统稳定性。系统结合了电子技术、无线传输技术、数据库管理、网络技术等方面的内容，在实现排水功能的基础上，实现数据采集显示、故障预警、水泵轮换等功能，使工作人员能够实时掌握设备运行情况。

文章以现有智能排水系统、PLC技术、无线交互技术和数据库管理系统为支撑，结合电力行业发展需求，以变电站的远程智能排水为创新点进行查新借鉴。

1 总体方案

为研制一种变电站智能排水装置，通过借鉴人工智能、物联网技术、移动互联网技术等在智能排水系统、井下排水控制系统等方面的应用得出创新思路，因此提出研制一种以PLC（可编程逻辑控制器）为主控核心，利用云服务器平台，无线互联网技术进行人机交互，进行变电站的远程排水操作。

2 分级方案

2.1 数据采集模块：液位传感器的选择

液位传感器是一种常见的测量液位的压力传感器，普遍应用于石油、化工、电力等场景。液位传感器能够对各种被测介质的液位进行智能感知、测量。液位传感器大体上分为两类：接触式和非接触式，接触式有：浮球式液位传感器、浮筒式液位传感器、静压式液位传感器、磁性液位变送器、电容式液位变送器等。

为了保证优化结果的准确性，根据液位传感器优缺点对比，决定采用压阻式液位传感器为最佳选择。

2.2 操作执行模块：水泵的选择

水泵作为整个排水系统的操作执行模块，其性能的大小直接影响排水系统的效果好坏。对市面上常见的污水泵性能进行了对比知，叶片泵具有结构简单，流量大，调节方便、轴承使用寿命长、耐久性好的特点，适用于变电站污水井的工作环境。

2.3 系统控制模块

对物联网系统常用的PLC、DSP、MCU三种集成控制器进行了性能对比分析，选择PLC作为核心控制器。其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

2.4 基础电路模块

漏电保护开关：漏电保护器的参数是指在一定的试验参数（电压、短路电流、功率因数）条件下，经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断后，不再继续承载其额定电流的分断能力。电压型保护器是对整个配变低压网进行保护，不能分级保护，因此停电范围大，动作频繁，所以已被淘汰。脉冲型电流保护器在漏电时保护器的灵敏度和可靠性易被影响，且低压电网的漏电流值达不到保护定值时保护器无法起到保护触电者的作用。电流型漏电保护器能够规避上述问题，因此选择电流型漏电保护器。

交流接触器：接触器适用于远距离的频繁操作和远距离控制，是自动控制系统中的重要元件之一，在变电站远程智能排水系统中至关重要。因此，文章结合變电站的电压情况，对市面上的接触器进行了调研，根据变电站水泵房所用电压和电流等级，对不同品牌接触器的几款常用性能指标进行了综合对比。

变压器：BK（控制）变压器具有体积小、接线安全可靠、防护等级高、性能良好等特点，且能够的在额定负载中长期有效工作。而控制水泵所需电压与集成控制器所需电压等级不同，故在系统控制箱内接入BK变压器，来实现不同的电压需求。根据系统控制箱所需容量，确定控制变压器额定容量为50VA，综合考虑各项性能与用户评价，德力西控制变压器具有体积小、接线安全可靠、防护等级高、价格较低等优点，故选用德力西BK-50VA。

2.5 物联网云模块

工业物联网是将具有感知、监控能力的各类采集、控制传感器或控制器，以及移动通信、智能分析等技术不断融入到工业生产过程各个环节，从而大幅提高制造效率，改善产品质量。

目前市场上已有的物联网云平台规模和应用领域多种多样，从官网评论中对比主要技术性能和性价比的满意率，最终选取海为云平台。

3 结论

变电站远程智能排水装置经过试验，水位监测和控制性能要求后，在周口市多个变电站进行推广应用。

应用后能够节省值班人员现场值守的人力，定期维修抽水泵的维修费由原来的两个水泵两个控制箱集合成两个水泵一个控制箱，节省了设施费用，提高了工作效率。

参考文献

[1]《水电站排水系统智能故障预警模型设计与应用》

[2] 《煤矿井下智能排水控制系统的应用》